Mesin Atwood [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 MESIN ATWOOD (PULLEY) & TEORI RALAT



Nama



: Ayu Nabila Faiqoh



NPM



: 22410054



Group : 1T3 Dosen : Dr. Valentinus Galih V.P



POLITEKNIK STTT BANDUNG 2022



MESIN ATWOOD (PULLEY) Ayu Nabila Faiqoh(22410054), Teknik Tekstil, Politeknik STTTekstil Bandung E-mail : [email protected] Phone : 085871113992



Abstrak Mesin atwood adalah suatu sistem mekanis paling sederhana yang dapat digunakan dalam berbagai bidang .Dalam kehidupan sehari hari kita bisa menemui penerapan prinsip mesin atwood pada kerja lift. Sederhananya alat ini terusun atas seutas tali yang dihubungkan dengan sebuah katrol, dimana pada ujung tali dikaitkan massa beban m1 dan m2. Jika massa benda m1 dan m2 sama (m1=m2), maka keduanya akan diam. Akan tetapi jika massa benda m2 lebih besar dari pada massa benda m1 (m2>m1), maka massa m1 akan tertarik oleh massa benda



BAB I PENDAHULUAN Mekanika Netwon sering disebut sebagai mekanika klasik karena perintis berbagai prinsip dasar dalam mempelajari kinematika, khususnya dinamika, kinematika hingga prinsip usaha, energi dan momentum kesemuanya menggunakan prinsip Hukum Newton. Mekanika Newton atau mekanika klasik adalah teori tentang gerak yang didasarkan pada konsep massa dan gaya dan hukum-hukum yang menghubungkan konsep-konsep fisis ini dengan besaran kinematika dan dinamika. (Putra, V, G, V & Purnomosari E, 2015). Mekanika newton atau mekanika klasik adalah bagian dari ilmu fisika mengenai gaya yang bekerja pada suatu benda.dan jugasebagai prinsip dasar untuk mempelajari kinematika (benda bergerak),dinamika(benda yang terpengaruh gaya)dan statika (benda diam) dengan menggunakan hukum newton. Mekanika klasik ini menghasilkan hasil yang sangat akurat dalam kehidupan sehari hari. Bagian mekanika klasik yang akan dibahas saat ini adalah kinematika dan dinamika serta prinsip usaha, energi dan momentum yang berkerja pada mesin atwood.



BAB II DASAR TEORI Mesin Atwood Mesin atwood adalah suatu sistem mekanis paling sederhana yang dapat digunakan dalam berbagai bidang. Dalam menganalisis mesin atwood, dapat digunakan rumus sebagai berikut (Putra, V.G.V dan Purnomosari E, 2015)



Gambar-1 Mesin Atwood (Putra, V.G.V dan Purnomosari,E.2015.)



Ditinjau pergerakan pada massa m dan M1 ΣF = (m + M1 )α = Mα … (1) 𝑀𝑔 − 𝑇1 = 𝑀𝛼 … (2) Tinjau pergerakan massa M2 ΣF = M2 α … (3) 𝑇2 − 𝑀2 𝑔 = 𝑀2 𝛼 … (4) Σr =



lα … (5) r



𝑇2 − 𝑇2 =



lα … (6) r2



Substitusi persamaan (6), (4) ke persamaan (2) maka didapatkan bahwa 𝑎=



𝑚 𝑙𝑎 𝑀1 + 𝑚 + 𝑀2 + 2 𝑟



𝑔 … (7)



Untuk menentukan momen inersia silinder pejal, maka dapat digunakan rumus seperti berikut. 1 𝐼 = ∫ 𝑟 2 𝑑𝑚 = ∬ 𝑟 2 𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃 = 𝑚𝑟 2 … (8) 2 Untuk menentukan percepatan secara eksperimen dapat digunakan persamaan gerak jatuh bebas yaitu ℎ=



𝑎=



1 2 𝑎𝑡 … (9) 2 2ℎ … (10) 𝑡2



Dengan ralat percepatan adalah ∆𝑎 = |



𝜕𝑎 𝜕𝑎 2 4 ∆ℎ| + | ∆𝑡| = | 2 ∆ℎ| + | 3 ∆𝑡| … (11) 𝜕ℎ 𝜕𝑡 𝑡 𝑡



Pesawat Atwood merupakan alat peraga Praktikum Fisika yang memodelkan gerak lurus dengan bantuan katrol dan beban. Nama Pesawat Atwood ditemukan oleh saintis berkebangsaan Inggris yaitu George Atwood (1746-1807). Pesawat Atwood terdiri atas dua buah beban dengan massa yang sama, dan dihubungkan dengan tali bermassa kecil. Tali dihubungkan dengan katrol bermassa kecil dan hampir bebas gesekan.Alat ini awalnya digunakan untuk mempelajari konsep gerak dan mengukur percepatan gravitasi bumi (g). Percobaan fisika menggunakan Pesawat Atwood, gerak benda relatif lambat, gerak beban dipercepat, digunakan untuk memahami hukum Newton II tentang gerak. Percepatan sistem pada Pesawat Atwood bergantung pada dua peubah gaya (gaya F, dan massa M, dengan a = F/M). satu peubah dijaga dengan besaran tetap, sementara besaran lainnya besarnya diubahubah. Dengan membuat berat yang tidak seimbang, beban akan bergerak dipercepat, satu beban bergerak ke atas dan satu beban yang diberi beban tambahan bergerak ke bawah. Resultan



percepatan diukur dari data percobaan dan hasilnya dibandingkan dengan perhitungan menggunakan hukum Newton II tentang gerak.



TUJUAN 1. Mampu menggunakan teori ralat dalam melakukan eksperimen 2. Mampu menggunakan percobaan mesin atwood untuk menentukan percepatan sistem. 3. Mampu menyusun penulisan ilmiah.



BAB III METODE EKSPERIMEN ALAT DAN BAHAN 1. Seperangkat mesin atwood 2. Massa beban 3. Stopwatch 4. Penggaris 5. Timbangan neraca ohaus 6. Bandul 7. Alat tulis CARA KERJA 1. Ditentukan percepatan gravitasi. 2. Ditentukan ketinggian awal ho sebelum diberikan massa m. 3. Ditentukan massa waktu dengan stopwatch dan ketinggian h (pengukuran tunggal). 4. Untuk pengukuran menggunakan metode grafik, maka ditentukan ketinggian awal ho sebelum diberikan massa m. 5. Ditentukan waktu dengan stopwatch saat ketinggian h dan ketinggian divariasi dan ditentukan waktu. 6. Diplot grafik ketinggian terhadap waktu t. 7. Diukur massa m, Mkatrol dan juga M1, M2. 8. Dicobakan untuk jenis batang lain.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengamatan: Keterangan



Data



l tali ± Δl



21 ± 0,001 cm



T ± ΔT



0,98 ± 0,05 detik



Ms ± ΔMs



70,5 ± 0,5 gram



m ± Δm



4 ± 0,5 gram



M1 ± ΔM1



2,0 ± 0,5 gram



M2 ± ΔM2



7,6 ± 0,5 gram



h ± Δh



10 ± 0,001 cm



t ± Δt



1,4 ± 0,05 detik



Perhitungan: • Percepatan Gravitasi 𝑔=



𝑙 𝑇 ( )2 2𝜋



𝑔=



0,21 0,98 2 ( ) 2.3,14



𝑔=



0,21 (0,156)2



𝑔=



0,21 0,024



𝑔 = 8,75 𝑚/𝑠 2



Ralat Percepatan Gravitasi ∆𝑔 = |



∆𝑔 = |



1



2 ∆𝑙| +



𝑇 (2𝜋)



|𝑙 (2𝜋 2 )



1 0,001| + |0,21 (2. 3,142 ), 0,05| 0,98 2 (2.3,14)



∆𝑔 = |0,04| + |0,88| ∆𝑔 = 0,921 𝑚/𝑠 2



•



Percepatan Secara Teori



𝑎=



𝑎=



𝑎=



2 ∆𝑇| 𝑇3



𝑚 1 𝑀1 + 𝑚 + 𝑀2 + 2 𝑀𝑠 4 70,5 2,0 + 4 + 7,6 + 2 4 9,5 48,85



𝑎 = 0,769 𝑚⁄ 2 𝑠



Ralat Percepatan Secara Teori



∆𝑎 =



∆𝑎 =



∆𝑎 =



𝑚 𝑀𝑠 𝑀1 + 𝑚 + 𝑀2 + 2 4 70,5 2,0 + 4 + 7,6 + 2



∆𝑔



0,921



4 0,921 48,85



∆𝑎 = 0,081 𝑋 0,921 ∆𝑎 = 0,0746 𝑚⁄ 2 𝑠 •



Percepatan Secara Eksperimen 𝑎=



2ℎ 𝑡2



𝑎=



2.0,1 (1,4)2



𝑎 = 0,102 𝑚⁄ 2 𝑠



Ralat Percepatan Secara Eksperimen ∆𝑎 = |



∆𝑎 = |



2 4ℎ ∆ℎ| + | 3 ∆𝑡| 2 𝑡 𝑡



2 4.0,1 0,001| + | 0,05| (1,4)2 (1,4)3



∆𝑎 = |0,001| + |0,007| ∆𝑎 = 0,008



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN Hasil dari eksperimen yang telah saya lakukan ini memperlihatkan bahwa data yang saya peroleh yaitu : Pengukuran tunggal (𝑎 ± ∆𝑎)𝑒𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛 = (0,102 ± 0,008) m⁄ 2 s



(𝑎 ± ∆𝑎𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖) = (0,769 ± 0,0746) m⁄ 2 s



Hasil pengukuran eksperimen dan hasil teori memperlihatkan hasil yang tidak jauh berbeda. SARAN Kesabaran, ketelitian dan ketekunan ketika praktikum sangat diperlukan karena mempengaruhi hasil data. Dalam melakukan eksperimen berulang atau tidak hanya satu kali untuk menghasilkan data yang lebih akurat.



BAB VI DAFTAR PUSAKA 1. Putra V.G.V dan Purnomosari E. Pengantar Eksperimen Fisika (untuk SMA/SI). CV. Mulia Jaya, Yogyakarta 2015 2. http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=203316